CN1951024B - 用于在对等扩频通信中的信号获取的设备、方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在没有基站或网络元件情况下传输、接收和处理对等通信信号的方法和移动站。传输中的移动站可交替两个或多个长码掩码以生成一个或多个伪随机噪声(PN)码来扩展用于传输的数据。接收移动站接收扩展数据，并且实现与传输中的移动站的同步。

Description

用于在对等扩频通信中的信号获取的设备、方法
35U.S.C§119下的优先权
本申请请求了于2004年3月18日提交的标题为“在对等扩频通信中的信号获取”的相同申请人的美国临时申请号60/554535的优先权，该申请在此结合作为参考。
技术领域
本申请涉及无线通信。更具体地，本申请涉及一种对等扩频通信中信号获取的方法和设备。
背景技术
支持例如码分多址(CDMA)扩频技术的移动装置一般需要在传输之前与蜂窝基站进行通信。在典型的蜂窝通信中，基站向移动装置提供可被视为绝对时间的系统时间值。移动装置随后可使用系统时间用于同步和其它功能。
例如，在移动装置和CDMA基站之间的正常的反向链路通信依靠如下所述的同步。基站使用已知的长和短伪随机噪声(PN)扩展码的时序以对从移动装置接收的信号进行解扩。该操作提供抗干扰的处理增益，并且确保解调信号与帧时序(frame timing)对齐。另外，基站使用已知的反向链路传输的伪随机选通的时序，以确定何时存在来自移动装置的信号。
发明内容
本发明提供一种设备，其包括选择器，其顺序地选择第一掩码和第二掩码，每一个掩码包括二进制比特的有限序列；发生器，其接收第一掩码，生成第一伪随机噪声码，接收第二掩码并且生成第二伪随机噪声码；第一乘法器，其顺序地将数据乘以第一和第二伪随机噪声码以形成信号；以及发射机，其无线地传输信号。
本发明还提供一种设备，其包括：接收机，其无线地接收信号，信号包括由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的多个数据样本；和乘法器，其将每一个第一已接收的数据样本乘以第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四已接收的数据样本的复共轭，第二已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度加上整数X，第三已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移整数X加上第三伪随机噪声码的长度的三倍，第四已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度的四倍。
本发明进一步提供一种设备，其包括用于周期性地选择第一掩码和第二掩码的装置，每一个掩码包括二进制比特的有限序列；用于接收第一掩码，生成第一伪随机噪声码，接收第二掩码，并且生成第二伪随机噪声码的装置；顺序地将第一和第二伪随机噪声码乘以数据以形成信号的第一乘法器装置；和用于无线地发送信号的装置。
本发明进一步提供一种设备，其包括接收装置，其无线地接收信号，信号包括由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的多个数据样本；和乘法装置，其将每一个第一已接收的数据样本乘以第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四接收的数据样本的复共轭，第二已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度加上整数X，第三已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移整数X加上第三伪随机噪声码的长度的三倍，第四已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度的四倍。
本发明还提供一种方法，其包括顺序地选择第一掩码和第二掩码，每一个掩码包括二进制比特的有限序列；基于第一掩码生成第一伪随机噪声码；基于第二掩码生成第二伪随机噪声码；顺序地将第一和第二伪随机噪声码乘以数据以形成信号；和无线地传输信号。
本发明进一步提供一种方法，其包括无线地接收信号，该信号包括由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的多个数据样本；和用第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四已接收的数据样本的复共轭乘以每一个第一已接收的数据样本，第二已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度加上整数X，第三已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移整数X加上第三伪随机噪声码的长度的三倍，第四已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度的四倍。
本发明进一步提供一种处理器，其包括的电路用于顺序地选择第一掩码和第二掩码，每一个掩码包括二进制比特的有限序列；基于第一掩码生成第一伪随机噪声码；基于第二掩码生成第二伪随机噪声码；顺序地将第一和第二伪随机噪声码乘以数据以形成信号；和无线地传输信号。
本发明还提供另一种处理器，其包括的电路用于无线地接收包括由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的多个数据样本的信号；以及将每一个第一已接收的数据样本乘以第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四已接收的数据样本的复共轭，第二已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度加上整数X，第三已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移整数X加上第三伪随机噪声码的长度的三倍，第四已接收的数据样本从第一已接收的数据样本在时间上偏移第三伪随机噪声码的长度的四倍。
附图说明
本发明的特性、目标和优点将由以下详细说明结合附图变得更为明显，在附图中，类似的附图标记始终相应地保持一致：
图1显示出蜂窝通信系统的一个实例；
图2A显示出图1中的通信系统中的基站控制器和基站设备的实例；
图2B显示出图1的通信系统的移动站(mobile station)的一个实例；
图3A显示出可在图2B的基站中实现的调制器的一个实例；
图3B显示出可在图2B的移动站中实现的调制器的另一实例；
图4显示出可在图2B的移动站中实现的长伪随机噪声编码发生器和掩码的一个实例；
图5显示出可由图1中的移动站所使用的从接收的信号中去除短码的方法；
图6A显示出在两个或多个长码掩码之间交替以在对等传输之前扩频数据的移动站；
图6B为对应于图6A的流程图；
图6C显示出被配置来实现图6B的流程图的移动站或设备；
图7A显示出移动站从接收的信号中去除长码的方法；
图7B为对应于图7A的流程图；
图7C显示出被配置来实现图7B的流程图的移动站或设备。
具体实施方式
在没有基站可用的情况下，可能期望移动装置6X、6Y(图1)在“对等”操作模式下相互间直接通信，即，在没有网络中间媒介元件下移动装置6X、6Y之间直接通信。例如，消防队员可位于没有可用基站信号的建筑中。为了与其它急救人员进行通信，消防队员可能期望利用对等通信。在另一实例中，在没有蜂窝覆盖的野外区域中工作的搜索和救援队也期望利用对等通信。
移动装置可有进入对等通信模式的不同方式。例如，移动装置可检测在移动装置的位置处没有可行的可用基站或网络元件，例如，弱基站导频信号在长于预定域值时间段中处于预定域值等级以下，并且移动装置可进入对等模式。如另一实例所示，用户可命令移动装置进入对等模式。如另一实例所示，基站或另一移动装置可发送信号以命令移动装置进入对等模式。可为移动装置合并或选择一种或多种这些过程以进入对等模式。
一些研究已经认识到，对等通信应该发生在反向链路或上行链路中使用与特定标准中提供的标准反向链路调制尽可能接近的调制格式的频率范围上，该特定标准例如CDMA标准，例如临时标准95(InterimStandard 95)(IS-95)、电信工业协会2000(TIA-2000)和TIA/EIA/IS-856(电子工业联合会的EIA标准)。
没有基站信号的对等通信的问题是：对等发射机可能缺少系统时间同步，例如，CDMA系统时间。移动装置6X、6Y如何能获取系统时间不是显而易见的。在缺少这样的时序信息时，反向链路传输的接收机可能必须搜索非常大范围的可能的PN时序(例如，242-1可能的时序假定)，其是不切实际的，特别是在接收机是具有比典型基站更少的计算功率的移动装置时。
以下说明的方法和设备用于获取具有减少的搜索复杂度的同步。该方法和设备也可有效地适应通信系统中的移动装置的移动。该方法和设备可被应用到任何通信系统中，在其中，移动站可能需要(或期望接收)系统时间信息用于同步，而没有可用网络元件。由此，该方法和设备可支持对等的通信。
本发明所使用的词汇“示例性”意思为“作为一个实例、例子或示例”。任何表述为“示例性实施例”的实施例不被解释为必然比此处说明的其它实施例优选或有优势。
图1显示出包括多个小区2A-2G的蜂窝通信系统的一个实例。每一个小区2由至少一个相应的基站4服务。图1的系统可支持TIA-2000(1x)。在另一实施例中，图1的系统可支持高速分组数据(HRPD)或高数据速率(HDR)通信，其中，移动站从一个基站一次接收高速分组数据，并且，基站以时分多路复用(TDM)的方式传输高速分组数据。该系统在同时受让的标题为“用于高速分组数据传输的方法和设备”的美国专利号6574211中进行说明。
不同类型的移动站6(也被称为远程单元、远程站(remote station)、远程终端、访问终端或At、移动装置、移动单元、移动电话、无线电话、蜂窝电话、手持装置、膝上电脑、个人数字助理(PDA)等)可分散在图1的整个通信系统中。“移动站”也可表示静态或固定位置的装置。每一个移动站6从“前向链路”上的至少一个基站4接收通信信号，并且将通信信号传输到“反向链路”上的至少一个基站4。移动站6可包括由无线数据服务用户操作的无线收发机。
图2A-2B显示出图1的通信系统的子系统的实例。在图2A中，基站控制器10与分组网络接口24、公共交换电话网络(PSTN)30以及所有通信系统中的基站4(为了简化，仅在图2A中显示出一个基站4)通过接口连接。基站控制器10协调通信系统中的移动站6与连接到分组网络接口24和PSTN 30的其它用户或应用之间的通信。PSTN30可经由标准的电话网络(图2A中未示)与用户连接。
基站控制器10可包括许多选择器元件14，尽管为了简化，在图2A中仅仅显示出一个。分配每一个选择器元件14以控制一个或多个基站4和一个移动站6之间的通信。如果选择器元件14没有被分配给移动站6，则通知呼叫控制处理器16需要寻呼移动站6。呼叫控制处理器16可随后指示基站4寻呼移动站6。
数据源20包括将被传输到移动站6的一些数据。数据源20为分组网络接口24提供数据。分组网络接口24接收数据，并且将数据路由传送至选择器元件14。选择器元件14将数据传输到与移动站6通信的每一个基站4。在一个实施例中，每一个基站4保留数据队列40以存储将被传输到移动站6的数据。
数据在从数据队列40到信道元件42的数据分组中传输。在一个实施例中，在正向链路上，“数据分组”指最大1024比特的在“帧”(例如20毫秒(msec))或“时隙(time lot)”(例如≈1.667毫秒)中将被传输到目标移动站6的一些数据。为了每一个数据分组，信道元件42可插入相关的控制字段。在一个实施例中，信道元件42编码数据分组和控制字段，并且插入一组码尾比特(code tail bit)。数据分组、控制字段、循环冗余校验(CRC)奇偶比特和码尾比特包括格式化的分组。在一个实施例中，信道元件42编码格式化的分组，并且交织(重新排序)已编码分组中的符号。在一个实施例中，被交织的分组由沃什码覆盖(cover)，并且由短伪随机噪声同相(PNI)和正交(PNQ)码扩展。扩展数据被提供到对信号进行正交调制、滤波和放大的射频(RF)单元44。前向链路信号经由天线46在前向链路50上无线(over the air)传输。
图2B显示出图1的通信系统中的移动站6的一个实例。可使用移动站6的其它配置。在图2B中，移动站6由天线60接收前向链路信号，并且将该信号传送至前端62中的接收机。该接收机过滤、放大、正交调制并且量化信号。为解调器64提供数字化信号，在解调器64中，由短PNI和PNQ码进行解扩并且由Walsh覆盖进行解覆盖。已解调的数据被提供到解码器66，其对在基站4完成的信号处理功能执行逆转，具体来说为解交织、解码和CRC校验功能。解码的数据被提供到数据宿68。
图2B中的移动站6中的控制器76可控制数据源70、编码器72和调制器74以处理由前端62中的发射机经由天线60传输的数据。
在前向链路上，基站4可使用CDMA方案向选择的一个或选择的多个移动站6发送，而不包括与基站4相关联的剩余移动站。在任何特定时间，基站4可使用被分配给正在接收的基站4的编码向选择的一个或多个移动站6发送。在反向链路上，每一个移动站6可向一个基站或多于一个基站发送。每个移动站6可与零个、一个或多个基站4通信。
长码和短码
伪随机噪声(PN)序列/编码可由反馈移位寄存器生成。已知的反馈移位寄存器的两个实例包括斐波纳契(Fibonacci)配置和伽罗瓦(Galois)配置。一组PN码可通过将初始PN码连续移动一组“偏移量”来生成。
PN“长码”是具有相对较长长度的码，例如由42阶反馈移位寄存器生成的242-1的码片长度。PC“短码”是具有相对较短长度的码，例如由15阶反馈移位寄存器生成的215-1的码片长度，或由15阶反馈移位寄存器生成的并且被增加一个码片的长度的215的码片长度，如TIA-2000中所述。长码和短码可被用于不同功能，例如识别特定移动站或特定的信道。
PN序列、长码、短码和掩码被进一步在以下文章中描述：SamuelC.Yang于1998年由Artech House Publishers出版的“CDMA RF SystemEngineering”中的第51-58和第98-99页；Jhong Sam Lee和Leonard E.Miller于1998年由Artech House Publishers出版的“CDMA SystemsEngineering Handbook”中的第543-617页；Vijay K.Garg于2000年由Prentice Hall PTR出版的“IS-95 CDMA and cdma2000 Cellular/PCSSystems Implementation”中的第24-31页。
图3A显示出可在图2B中的移动站6中实现的编码和调制元件的一个实例。在图3A中的编码和调制元件可与CDMA 2000无线配置(Radio Configurations)1和2(RC1和RC2)相对应。编码元件和调制元件可包括元件360以加入帧质量指示器、加8编码器(add-8encoder)(尾比特)361、卷积编码器362、符号重复器(symbol repeater)363、块交织器(block interleaver)364、64-ary正交调制器365、数据突发随机函数发生器(data burst randomizer)366、长码发生器367、加法器368-370、半码片延迟371、信号点映射元件372A-372B、信道增益元件373A-373B、基带滤波器374A-374B、乘法器375A-375B和加法器(summer)376。图3A中的这些元件中的一些与以下说明的图3B中的元件共享相似的功能。
图3B显示出可被用作图2B中的调制器74的调制器216a的另一实例。图3B可被应用到RC3和RC4。其它类型和配置的调制器可在图2B中的移动站6中使用。对于反向链路，调制器216a由乘法器312用各自的沃尔什码Cchx或Cpilot为每一编码信道(例如，业务、同步、寻呼和导频信道)覆盖数据以将用户指定数据(分组数据)、消息(控制数据)和导频数据引导到它们各自的编码信道。用于每一个编码信道的信道化的数据可由相对的增益单元314用各自的增益Gi按比例缩放以控制编码信道的相对传输功率。将同相(I)路径的所有编码信道的按比例缩放的数据随后由加法器316a累加以提供I信道数据。正交(Q)路径的所有编码信道的按比例缩放的数据由加法器316b累加以提供Q信道数据。
图3B还显示出反向链路的扩展序列发生器320的一个实施例。扩展序列发生器320使用一个长PN码和两个短PN码以在传输前将编码的符号扩展到码片中。具体来说，长码发生器322接收分配给移动站的长码掩码，并生成由长码掩码确定相位的长PN序列。长PN序列随后由乘法器326a乘以I信道PN序列(短码)以生成I扩展序列。长PN序列还由延迟元件324延迟，由乘法器326b乘以Q信道PN序列(短码)，通过元件328以1/2的抽取率抽取，并且由乘法器330用沃尔什码(Cs＝+-)来覆盖并用I扩展序列进一步扩展以生成Q扩展序列。I信道和Q信道PN序列形成所有终端使用的复杂短PN序列。I和Q扩展序列形成对移动站特定的复杂扩展序列Sk。如果输入码片已经被转换为1和-1，则图3B中的元件326a和326b为“乘法”。可替换地，如果输入码片为0和1，则图3B中的元件326a和326b为“异或”(XOR)。
在调制器216a中，I信道数据和Q信道数据(DchI+jDchQ)由I和Q扩展序列(SkI+jSkQ)经过乘法器340执行的复数乘法操作进行扩展以生成I扩展数据和Q扩展数据(DspI+jDspQ)。该复数解扩操作可被表示为：
DspI+jDspQ＝(DchI+jDchQ)*(SkI+jSkQ)，       公式(1)
          ＝(DchISkI-DchQSkQ)+j(DchISkQ+DchQSkI)
I和Q扩展数据包括由调制器216a向发射机218a提供的调制数据并被调节。发射机218a位于图2B中的前端62中。信号调节包括分别由滤波器352a和352b对I和Q扩展数据进行滤波，并且分别由乘法器354a和354b用cos(wct)和sin(wct)对已滤波的I和Q数据进行上变频(upconverting)。来自乘法器354a和354b的I和Q分量随后由加法器356相加，并且进一步由乘法器358以增益Go放大以生成反向链路调制信号。
本申请提供用于通过使用特定属性的长码和短码PN序列获取近似同步的方法。一些特定属性可包括：
(1)PN短码在一些CDMA系统中每32768码片之后重复，即，短码具有215＝32768码片的周期。由于码片速率为每秒1.2288兆码片(Mcps)，周期可被表示为时间上的26.667毫秒。可替换地，可使用比32768码片少或多的周期的其它短码。
(2)PN长码为“最大长度序列”，其具有该序列与其自身的时间位移形式的异或(XOR)产生具有不同时间位移(也称为相位)的相同序列的属性。
(3)通过将逻辑0转换为1.0的增益并且将逻辑1转换为-1.0的增益对传输的信号编码。传输的载波由得到的增益相乘。由此，两个PN序列的逻辑异或的操作等于相等增益的乘法运算。
以上第二条属性由CDMA系统使用，其中，每一个移动站使用特定“长码掩码”以在反向链路上生成对移动站唯一的PN序列的时序。
图4显示出长PN码发生器400和掩码402的一个实例，其可表示图3B中的长码发生器322和掩码。可替换地，可使用长码发生器和掩码的其它配置。每一个移动站6具有42比特长码反馈移位寄存器400(即，具有一个或多个XOR门的42阶反馈移位寄存器)，其生成与其它移动站和基站时间同步的相同的PN序列(长度＝242-1码片)。反馈移位寄存器也可被称为PN发生器或状态机。
每一个移动站使用特定42比特长码“掩码”402以选择42比特(42个移位寄存器阶的输出的组合)的组合，其由异或404结合以产生用于扩展反向链路传输的数据的长码PN序列404。长码掩码的每一个值选择由所有其它移动站共享的相同长码PN序列的唯一时间位移(或时间偏移量)。例如，掩码可作为与移动站相关联的识别符的函数，例如移动设备识别符(MEID)、国际移动站识别符或国际移动用户识别符(IMSI)或电子序列号(ESN)。为每一个移动站分配唯一的长码掩码确保没有两个移动站使用时间同步的PN序列进行传输。
由异或在传输前将长码和短码(一个用于同相(I)分量和一个用于正交(Q)分量)结合，如图3B中所示。短和长码的结合确保在两个传输中的移动站之间的时间延迟的差别(由于距离接收机距离不同)不导致PN序列在时间上对齐。长码可对齐，但短码不可对齐。由此，即使在长码时间漂移(drift)中有非常小的差异时，编码增益也被保留。
以下说明将已接收的信号视为PN码片速率的复数样本(也称为码片)的流。在每一个反向链路传输开始，“前导信号(preamble)”被发送，其中所有信息符号被强置为零。由于传输的信号仅由PN扩展序列组成，这方便了由基站或其它接收机的信号获取。前导信号可以全速率进行传输(信号在所有时间存在)，其也有助于信号获取。在这些情况下，已接收的信号的第i个码片可被表示为：
ri＝Li(Ii+jQi)Aejφ+ni
其中，Li为长码等效增益，Ii和Qi为短码等效增益，
Figure G200580014688801D00101
为信道增益和相位，ni表示在信号中出现的噪声和干扰。如果知道长码和短码时序，可通过乘以编码增益项的复共轭从已接收的信号中去除编码。一旦这被完成，可通过平均一些码片的结果减小噪声和干扰的效果。
如果编码时序不为所知，如在对等通信中，将需要某一其它方法来去除PN码以检测已传输的信号的存在。相对简单的方法例如测量已接收的能量的方法可被使用，但这些方法为非特定的，以至于不能提供关于信号的有用的信息，特别是，如果存在相似类型的干扰。例如，接收机可能位于其它CDMA传输也可被检测到的位置处。在此情况下，信号获取方法需要从那些其它移动站的传输中区分所需的对等移动站的传输。
信号获取的其它相对简单的方法为在所有对等传输的开始传输已知的PN序列。这可通过设置长码寄存器为已知值并且使用已知长码掩码来完成。由于接收机不知道传输开始的时序，接收机必须持续搜索初始PN序列。为了允许丢失起始部分的可能性(由于噪声或干扰)，接收机应该搜索PN序列的多个偏移量，包括将在初始偏移量后将出现的一些序列。
以下是对通过使用以上识别的长码的属性来识别对等RC1或RC2传输的方法的说明。一般情况下，该方法可在任何使用长码并且可通过等待一个或多个周期去除短码的扩频通信系统中实现，。
首先，可使用短码的周期性特性，例如，短码可在每32768码片重复，解决移动站接收机在不知道系统时序而从已接收的信号中去除短码的问题。图5显示出可以从图1中的移动站6Y所使用的已接收的信号中去除短码的方法。移动站使用之后或之前接收到32768码片的整数倍的接收的样本的复共轭乘已接收的信号样本以从结果的信号部分(如与噪声相对的部分)中去除短码。该方法用于所有CDMA移动站，而不管短码时序如何。
随后，可通过使用最大长度序列的移位属性去除长码，如上所述。一种方法是利用长码序列的每一个比特(即，码片)是之前42比特(即，码片)的线性函数的事实。此处使用42比特作为一个实例，但其它数目的比特也可被实现。由此，通过从之前42比特中适当选择的样本组乘已接收的信号样本将导致结果的信号部分中的固定值。然而，该操作不依赖于正在传输的长码偏移量，并且，由此，使得对等移动站和普通CDMA移动站没有区别。
为了产生对等移动站的唯一的结果，对等移动站6X、6Y可执行以下操作：
A)图6A-6B显示出移动站如何在两个或多个长码掩码600、602、610之间交替以扩展在对等模式下进行传输的数据。在图6A中，乘法器、交换器(switch)或选择器604根据时间基准信号或定时器606按顺序(或周期性地)在两个或多个长码掩码600、602、610中选择作为输出。例如，在一类CDMA集成电路中，可每80毫秒改变长码掩码。在其它类型的CDMA集成电路中，长码掩码可小于或大于80毫秒被改变。可使用其它方法，例如每80毫秒计算新的掩码或从查询表中读取掩码。
图6B为以上图6A中所述的相应方法的流程图。在方框650中，该方法顺序地/周期地选择第一掩码和第二掩码，其中，每一掩码包括有限的二进制比特序列。可替换地，该方法可计算新的掩码，这可根据之前的掩码进行。在方框652中，该方法基于第一掩码生成第一伪随机噪声码，并且基于第二掩码生成第二伪随机噪声码。在方框654中，该方法按顺序将数据乘以第一和第二伪随机噪声码以形成信号。在方框656中，该方法无线传输信号。
B)对等移动站的接收机(或图2B中的解调器64)可通过将每一个已接收的信号样本乘以从第一样本在固定时间偏移量处接收的一组其它已接收的样本或它们的复共轭来形成检测信号，如图7A-7B中所示，并将在以下进行说明。接收机(或图2B中的解调器64)可随后平均大量信号样本(或码片)的结果以减小噪声和干扰的作用。用于平均的信号样本数目可由为本领域的技术人员所知的方法来确定。在典型的实施例中，为每一个信号样本测量或估计信号噪声比。N个样本的平均值具有增加N倍的信号噪声比(功率或能量)。可选择N足够大以使平均的信号噪声比提供所需的信号检测特性，即，对可靠操作足够小的差错概率。
应该选择将要相乘的已接收的样本的固定时间偏移量以使结果的信号部分为常数，并且，该结果仅在发射机以与所选的样本时间偏移量相一致的方式下替换长码掩码时发生。这可能需要某一足够长的时间偏移量以使得某些相乘的样本来自于从两个或多个不同长码掩码中得到的序列。
对于任何两个长码掩码，可能找到产生结果的信号部分中的常数的某组时间偏移量。然而，为了对接收机以及最佳性能有利，可能需要将相乘的样本的数目最小化。因此，优选地，可首先选择一组时间偏移量，并且随后确定将产生所需常数结果的长码掩码。如果交替周期为80毫秒，则图7A(未按比例显示)显示出可被使用的一组时间偏移量的实例：
偏移量T1的样本(样本1)
偏移量32768+T1+X＝T2的样本(样本2)的复共轭，其中X为1和32767之间任意(随机)选择的整数。
偏移量3*32768+T1+X＝T3(即，在第一样本后80毫秒)的样本(样本3)。
偏移量4*32768+T1＝T4的样本(样本4)的复共轭
在此实例中，选择偏移量，使得T1、T2、T3和T4均来自短码的不同重复。这确保解答为非无效解，即，两个80毫秒间隔中的长码掩码并不简单重复长码PN序列。还选择偏移量以最大化80毫秒间隔中保持所需长码属性的部分。可能有选择样本的位置的其它方法，但随着样本之间的时间增加，该结果可能由发射机和接收机之间的时间和相位的漂移而被降级。
样本1和4包括相同的短码值，如同样本2和3。由此，这些样本中的一个与另一个的复共轭相乘消除了短码，并且仅保留那些样本的长码值的乘积。所有四个样本的乘积随后为四个样本的长码值的乘积。
需要找到两个长码掩码：从偏移量0(相对于80毫秒界限)到3*32768-1使用的一个长码掩码，和从3*32768到6*32768-1的另一长码掩码，从而，四个比特的乘积在从0到2*32768-X的周期为常数。该问题可由线性矩阵操作解决。
使R0作为包含在80毫秒的时间界限的长码寄存器的状态(“状态”表示反馈移位寄存器中的42阶的值)的42比特向量。让M、MLC0和MLC1为42×42布尔(Boolean)矩阵，定义如下：
M是使长码寄存器的状态前进一个码片的矩阵，即，Rt+1＝MRt，并且，由此，Rk＝MkR0，所以Mk是使长码寄存器的状态前进k码片的矩阵。
MLC0和MLC1分别为给定长码状态R下产生由长码掩码LC0和LC1生成的PN序列的接下来的42比特的矩阵。
为了使以上定义的四个样本的乘积的信号部分对于在标注的间隔下的所有T1为常数，
MLC0R⊕MLC0MT2R⊕MLC1MT3R⊕MLC1MT4R＝0
其中⊕为XOR函数。该公式等价于：
MLC0R⊕MLC0MT2R＝MLC1MT3R⊕MLC1MT4R
通过对以上等式的右侧进行因式分解，并且识别到本结果必须为所有R保持的最大长度序列，未知的矩阵MLC1可被定义为
MLC1＝MLC0(I⊕MT2)(MT3⊕MT4)-1
其中I为单位矩阵，其可被表示为：
1 0 0 . . . 0 0 1 0 . . . 0 0 0 1 . . . 0 . . . 0 0 0 . . . 1
产生由长码状态R生成的PN序列的第一比特的MLC1矩阵的第一行等于第二个所需的长码掩码。第一长码掩码(MLC0的第一行)可以为任何的任意选择的非零值，例如移动站的ESN功能。
由此，可持续该过程以产生一系列多于两个具有相似属性的长码掩码，该相似属性为可通过跨越每一对掩码所使用的周期的乘法处理去除长码。
每80毫秒间隔的多于两个样本的可替换实施例可以以类似方式得到。同样，可开发CDMA的实现方式，其中，长码掩码可以多于或少于80毫秒的频率改变，而不改变该方法的实用性。
例如，假设还包括紧接着如上所关注的四个样本的样本，以及在初始样本不为共轭的时，包括复共轭，反之亦然。在此实例中，由于在结果中仅保留一个码片时间的漂移，任何信道中的相位漂移或发射机或接收机中的频率误差可被最小化。
然而，由于结果中的噪声项也被相乘，则增加乘法项的数目可能对低信号噪声比下的性能不利。该非线性操作一般导致“阈值效应(threshold effect)”，如在FM广播接收机中所见，其中乘积中的信号噪声比在已接收的信号噪声比低于阈值水平时快速下降。实际上，这可限制本技术在信号噪声比接近或高于阈值的情况下的有效性。幸运的是，没有蜂窝服务的情况是最需要该技术的情况，并且来自常规CDMA电话的干扰可为很小。在有蜂窝服务的情况下，发射机和接收机应该可以访问CDMA系统时间，并且可使用基站中所使用的相同的获取过程。
图7B是与以上在图7A中所述方法相对应的流程图。在方框750中，该方法无线地接收包括多个由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的数据样本的信号。在方框752中，该方法将每一个第一已接收的数据样本乘以第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四已接收的数据样本的复共轭。该第二已接收的数据样本是从第一已接收的数据样本在时间上偏移第二伪随机噪声码的长度加上整数X。第三已接收的数据样本是从第一已接收的数据样本在时间上偏移(第二伪随机噪声码的长度的)三倍加上X。第四已接收的数据样本是从第一已接收的数据样本在时间上偏移(第二伪随机噪声码的长度的)四倍。在方框754中，该方法可在多个其它乘积上平均第一、第二、第三和第四样本的乘积。
此处所述的方面可被应用到基于一个或多个标准的通信系统，例如IS-95、CDMA 2000、CDMA 1x EV-DO(演进数据最优化(EvolutionData Optimized))，或任何扩频通信系统，在其中使用长码，并且短码可通过等待一个或多个周期被去除。
此处所述的方法可被延伸到更为复杂的线性扩展上。例如，用于TIA-2000的反向链路的扩展方法，RC3和RC4以比RC1和RC2更为复杂的方式使用长和短的扩展码。在RC3和RC4中，可明确地设计扩展从而在连续的复数调制码片上的扩展精确地改变+/-90度。由此，一个码片的复数扩展因子与后续码片的扩展因子的复共轭的乘积仅依靠相位角的不同，由此总为虚数。此外，该乘积不依赖于该信道中引入的任何相位偏移量。这将已接收的反向链路导频信号减少到其符号仅依赖于长码和短码的一些连续码片的异或的单个虚数。由于最大长度PN序列的多个码片的异或导致具有已知的固定时间延迟的相同PN序列，本说明书的方法可被用于产生长码序列，对于长码序列，如上所述的复数乘积具有在相继的80毫秒间隔上相同的相关属性。
本领域中的那些技术人员将理解可使用任何多种不同科技和技术表示信息和信号。例如，可能在以上描述中被引用的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光子或任何其组合进行表示。
那些技术人员还可理解结合此处公开的实施例所描述的不同示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，不同示例性组件、功能块、模块、电路和步骤已经在上文以其功能性进行了一般性说明。这样的功能是否被实现为硬件还是软件取决于施加于整体系统的特定应用和设计限制。熟练技术人员可为每一个特定应用以多种方式实现上述功能，但这样的实现结果不应该被理解为偏离本发明的范围。
结合本文公开的实施方式中描述的不同的说明性的逻辑方框、模块以及电路可以由设计来执行这里所述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程的逻辑设备、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或其任意组合来执行。通用处理器可以是微处理器，但可选地，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以由计算设备的组合来实现，诸如DSP和微处理器、多个微处理器、一个或多个结合DSP内核的微处理器或其它这样的结构的组合。
结合在此公开的实施方式描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或者二者的组合中。软件模块可以驻留在随机存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、光盘只读存取器(CD-ROM)或本领域已知的其它任何形式的存储介质中。存储介质被连接到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息以及向存储介质写入信息。可选地，该存储介质可以集成到处理器中。处理器和存储介质可以存在于ASIC中。ASIC可存在于用户终端中。可选地，处理器和存储介质可位于用户终端中作为分立组件。
提供在公开的实施例中的前述说明以使得本领域中的任何技术人员实现或使用本发明。对这些实施例的不同更改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，且此处定义的一般原理可被施加到其它实施例，而不偏离本发明的精神或范围。由此，本发明不被限制于此处所示的实施例，而符合与此处公开的原理和新颖特性相一致的最为广泛的范围。

Claims (21)

1.一种用于对等扩频通信的设备，其包括：
选择器，其顺序地选择第一掩码和第二掩码，每一个掩码包括二进制比特的有限序列，其中所述第二掩码是所述第一掩码的函数；
发生器，其接收所述第一掩码，生成第一伪随机噪声码，接收所述第二掩码并且生成第二伪随机噪声码；
第一乘法器，其顺序地将数据乘以所述第一和第二伪随机噪声码以形成信号；以及
发射机，其无线地传输所述信号。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述第一掩码是与所述设备相关的识别符的函数。
3.如权利要求1所述的设备，其中，所述选择器选择所述第二掩码以具有第二伪随机噪声码的函数产生常数结果的属性。
4.如权利要求1所述的设备，其中，所述选择器被配置成在80毫秒的周期选择所述第一掩码，随后在80毫秒的周期选择所述第二掩码，并且重复。
5.如权利要求1所述的设备，其中，所述选择器被配置成在80毫秒的周期选择所述第一掩码，随后在80毫秒的周期选择所述第二掩码，并且随后所述选择器被配置成另外地在80毫秒的周期选择第三掩码。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述发生器包括线性反馈移位寄存器、多个与门和多个异或门。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述第一和第二伪随机噪声码的每一个具有2L-1的长度，其中，L等于所述线性反馈移位寄存器的阶数。
8.如权利要求7所述的设备，其中，L大于40。
9.如权利要求6所述的设备，其中，所述第二掩码是所述第一掩码的函数，其中，所述第二掩码等于布尔矩阵MLC1的第一行，所述布尔矩阵MLC1被表示为：
MLC1＝MLC0(I⊕MT2)(MT3⊕MT4)-1
其中，MLC0和MLC1是在所述线性反馈移位寄存器的给定状态R下产生由所述第一和第二掩码生成的伪随机噪声序列的接下的N个比特的矩阵，其中N是第一或者第二掩码的长度；
I为单位矩阵；
⊕为异或函数；
MT2是使所述线性反馈移位寄存器的状态前进T2码片的矩阵，其中，T2等于第三伪随机噪声码的长度加上整数X，其中第三伪随机噪声码基于第三掩码由发生器产生；
MT3是使所述线性反馈移位寄存器的状态前进T3码片的矩阵，其中，T3等于整数X加上所述第三伪随机噪声码的长度的三倍；并且，
MT4是使所述线性反馈移位寄存器的状态前进T4码片的矩阵，其中，T4等于所述第三伪随机噪声码的长度的四倍。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述第一和第二伪随机噪声码的每一个具有大约242-1的长度，并且，所述第三和第四伪随机噪声码的每一个具有大约215的长度。
11.如权利要求1所述的设备，其中所述发射机被配置成以对等操作模式无线地发送信号。
12.一种用于对等扩频通信的设备，其包括：
接收机，其无线地接收信号，所述信号包括由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的多个数据样本；和
乘法器，其将每一个第一已接收的数据样本乘以第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四已接收的数据样本的复共轭，所述第二已接收的数据样本从所述第一已接收的数据样本在时间上偏移所述第二伪随机噪声码的长度加上整数X，所述第三已接收的数据样本从所述第一已接收的数据样本在时间上偏移整数X加上所述第二伪随机噪声码的长度的三倍，所述第四已接收的数据样本从所述第一已接收的数据样本在时间上偏移所述第二伪随机噪声码的长度的四倍。
13.如权利要求12所述的设备，其还包括在多个其它数据样本上平均所述第一、第二、第三和第四已接收的数据样本的乘积的元件。
14.如权利要求12所述的设备，其中所述接收机被配置成以对等操作模式无线地接收信号。
15.一种用于对等扩频通信的方法，其包括：
顺序地选择第一掩码和第二掩码，每一个掩码包括二进制比特的有限序列，其中所述第二掩码是所述第一掩码的函数；
基于所述第一掩码生成第一伪随机噪声码；
基于所述第二掩码生成第二伪随机噪声码；
顺序地将所述第一和第二伪随机噪声码乘以数据以形成信号；和
无线地传输所述信号。
16.如权利要求15所述的方法，其中，选择步骤包括以80毫秒的周期选择所述第一掩码，随后，以80毫秒的周期选择所述第二掩码，并且重复。
17.如权利要求15所述的方法，其中，所述第二掩码等于布尔矩阵MLC1的第一行，所述布尔矩阵MLC1被表示为：
MLC1＝MLC0(I⊕MT2)(MT3⊕MT4)-1
其中，MLC0和MLC1是线性反馈移位寄存器的给定状态R下产生由所述第一和第二掩码生成的伪随机噪声序列的接下的N个比特的矩阵，其中N是第一或第二掩码的长度；
I是单位矩阵；
⊕是异或函数
MT2是使所述线性反馈移位寄存器的状态前进T2码片的矩阵，其中，T2等于第三伪随机噪声码的长度加上整数X，其中第三伪随机噪声码基于第三掩码由发生器产生；
MT3是使所述线性反馈移位寄存器的状态前进T3码片的矩阵，其中，T3等于整数X加上所述第三伪随机噪声码的长度的三倍；并且，
MT4是使所述线性反馈移位寄存器的状态前进T4码片的矩阵，其中，T4等于所述第三伪随机噪声码的长度的四倍。
18.如权利要求15所述的设备，其中无线地传输信号包括以对等操作模式无线地传输信号。
19.一种用于对等扩频通信的方法，其包括：
无线地接收信号，所述信号包括由第一、第二和第三伪随机噪声码扩展的多个数据样本；和
用第二已接收的数据样本的复共轭、第三已接收的数据样本和第四已接收的数据样本的复共轭乘以每一个第一已接收的数据样本，所述第二已接收的数据样本从所述第一已接收的数据样本在时间上偏移所述第二伪随机噪声码的长度加上整数X，所述第三已接收的数据样本从所述第一已接收的数据样本在时间上偏移整数X加上所述第二伪随机噪声码的长度的三倍，所述第四已接收的数据样本从所述第一已接收的数据样本在时间上偏移所述第二伪随机噪声码的长度的四倍。
20.如权利要求19所述的方法，还包括在多个其它数据样本上平均所述第一、第二、第三和第四已接收的数据样本的乘积。
21.如权利要求19所述的方法，其中无线地接收信号包括以对等操作模式无线地接收信号。
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